JPS602668A - 無電解めつき装置 - Google Patents

無電解めつき装置

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JPS602668A
JPS602668A JP10971083A JP10971083A JPS602668A JP S602668 A JPS602668 A JP S602668A JP 10971083 A JP10971083 A JP 10971083A JP 10971083 A JP10971083 A JP 10971083A JP S602668 A JPS602668 A JP S602668A
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plating
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毅 宮林
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は無電解めっき液の組成を一定に維持管理しなが
ら無電解めっきを行なうようにした無電解めっき装置に
関するものである。
〔従来技術〕
一般に、無電解めっき液は金属陽イオン、金属陽イオン
の錯化剤、金屈陽イオンの還元剤、PH調整剤等を主成
分として含有してなるものであり、特に汎用度の高い無
電解銅めっき液を例にとって示せば次の組成を有するめ
つき液が代表的なものである。
Cll5O今 ・5H20(銅イオン供給剤)EDTA
 ・4Na ・4H20(銅イオンの錯化剤)HCHO
(還元剤) NaOH(PI−(調整剤) α−α′ジピリジル(安定剤) ポリエチレングリコール(界面活性剤)かかる組成を有
する無電解銅めっき液においては、めっきに伴ない次の
主反応及び副反応が起こっているものと考えられる。
主反応 Cu Y−2+2HCHO+40H−→Ct+°+Y4
−+2HCOO−+2H20+112 副反応 2 l−I CHO+OH−→CH30H+FI CO
0−2Cu”+t−ICt−10+50H−+C1j2
0+1−ICOO−+ 3 t−120 Cu2Q + H20→C11°+ Qu”+ 208
−C11Y” +)−ICOO−+30H−−+Ct+
 ’ +Y4− + COB−+2 日20 ここに、YはEDTA(エチレンジアミン四酢酸)、C
u0は吸着銅原子を表わす。
前記めっき反応を安定した状態で継続的に維持するには
、めっき液を構成する全ての成分が常に一定であること
が望ましい。しかしながら、前記めっき反応を進行させ
つつめっき液の組成を常に一定に保持するのは非常に難
かしい。即ち、前記めっき反応において、反応消耗成分
であるC u 2f1−I C)−10、O1−1−は
夫々Cu SO+ ・5H20゜I−ICf−to、N
a OHとして補充すればよいが、反応で消耗せず反応
とともに増加していく80手。
N a + 、及びl−I C)−10の酸化生成物で
あるl−I C00−、l−1cOO−の酸化生成物で
あるCO3(空気中のCO2ガスの溶解にもよる)はめ
っき反応の進行に伴ない蓄積イオンとして蓄積されてい
き、また、かかる蓄積イオンの増加はめつき品質に悪影
響を与えることが一般に知られている。従って、めっき
液の組成はめっき反応の進行に伴なってその建浴当初か
ら刻々と変化していき、その結果、比較的短期間でめっ
き液のめつぎ能の低下を来たし、これに伴ないめっき品
質も低下していくという欠点があった。
かかる欠点に対し従来では、めっき液を一定期間使用し
た後廃棄し再建浴する方法、または、めっき液中の前記
蓄積イオン量を一定以上に増加させないようにめっき液
の比重を管理しながら相当量の新液補充を行なう方法に
よっていた。しかし、前者の方法ではめっき液建浴当初
の液組成を維持するためにめっき液の再建浴を頻繁に行
なう必要があり、コスト高を招来するとともに作業性も
悪く、また、後者の方法によっても補充される新液3− には反応消耗成分であるCu 、HCHO,OH−と当
mのsoニー、HCOO−、Na+ が含まれているか
らこれらの組成をめっき液建浴当初と同じに維持するた
めには極めて多聞の新液を補充しなければならず、結局
この方法によってもコスト面、作業性において実用的で
はなかった。
(発明の目的) 本発明の目的は前記従来の欠点を改良し、無電解金属め
っき液の組成を常に一定に維持管理しつつ無電解めっき
を行なうことを可能とし、ちって長期にわたりめっきコ
ストが低く、かつ、めっき品質の良好な無電解めっきを
することができる無電解めっき装置を提供するにある。
〔実施例の構成〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第1図は本実施例の無電解めっき装置を示す模式図
であり、1は無電解めっき液の組成を一定に維持管理す
るための管埋装置を構成する電解槽である。電解槽1は
第2図に示すように陽イオン交換膜2と陰イオン交換膜
3とにより34− 室A、B、Cに区画されている。室Aにはめつきに使用
される金属陽イオン、例えば、銅イオン。
コバルトイオン、ニッケルイオン、パラジウムイオン、
白金イオン、銀イオン、金イオン等を解離せしめる金属
塩溶液が満たされている。また、室Bには前記金属塩、
その金属塩からの金属陽イオンの2.n化剤、金属陽イ
オンの還元剤、PH調整剤としてのアルカリ金属水酸化
物、めっき液の安定性の向上、めっき皮膜の機械的性質
の向上、めっき速度の向上等のために用いられる添加剤
を含有する無電解めっき液が満たされており、錯化剤と
してはエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリ
エチレンテトラアミン、エチレンジアミンテトラ酢酸、
N、 N、 N’、 N’−テトラキス−2−(2−ヒ
ドロキシプロピル)エチレンジアミン、クエン酸、酒石
酸、1,3−プロパンジアミン、アンモニア、ロッシェ
ルiHM、N−ヒドロキシエヂルエチレンジアミントリ
酢酸のナトリウム塩類(モノ−、ジー、及びトリーナト
リウム塩類)、ニトリロトリ酢酸及びそのアルカリ塩類
、グリコン酸、グルコン酸塩、トリエタノールアミン等
が適する。また、還元剤としては、ホルムアルデヒド及
びその早期硬化剤あるいは誘導体、例えば、グリコール
アルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ジ
メチル1ダントイン、グリオキザール及びその類似物、
その他アルカリ金属のボロハイドライド類、ボラン類が
適用できる。PI−1調整剤としては水酸化ナトリウム
、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の
水酸化物が使用される。更に、添加剤としてはα−α′
ジピリジル、ポリエチレングリコール、その他のシアン
化物、エトキシ界面活性剤、イオウ化合物、希土類元素
等が挙げられる。また、室Cには室Bに満たされた無電
解めっき液のPHを調整するため前記アルカリ金属水酸
化物溶液が満たされている。
室Aと室Cの各溶液中には、夫々電極4,5が浸漬され
ており、各電極4.5間には第3図に示すような定電流
の方形波交流パルスが印加される。
尚、この波形のデユーティは後述のようにめっき条件に
より定められる。
次に、室B内のめっき液は循環バイブロにより熱交I!
il!器7を通って無電解めっき浴8に送入される。更
に、めっき液は無電解めっき浴8から循環ポンプ9によ
り、熱交換器10.フィルター11を経て上方に設置さ
れた貯蔵槽12に一担貯わえられ、その後流量計13に
より所定の流量に調節されて再び室Bに戻るように循環
されている。なお、貯蔵槽12からオーバーフローした
めつき液はその自重により熱交換器7を通って無電解め
っき浴8に戻される。また、室A内の液は循環パイプ1
4により一担下部貯蔵栖15に流下された後、循環ポン
プ16により上部貯蔵槽17に貯えられる。その後、流
量計18により所定の流量に調節されつつ再び室Aに帰
還する。上部貯R槽17からオーバーフローした液はそ
の自重により下部貯蔵槽15に流下される。更に、室C
内の液は前記へ室内の液と同様にして、循環パイプ1つ
を介して下部貯蔵槽20から循環ポンプ21により上部
貯蔵槽22に貯えられ、流量計23により所定の流量に
調節されつつ再び室C内に帰還されている。
7− 上部貯蔵4m22からオーバーフローした液は自重によ
り下部貯蔵槽20に戻る。
〔実施例の動作〕 次に、本実施例の無電解めっき1M岡の動作について説
明する。
まず、前記構成を有する無電解めっき液の管埋装置がい
かにしてめっき液の組成を一定に維持管理するかについ
て汎用度の高い無電解鋼めっき液を例にとって第4図、
第5図を参照しつつ説明する。
電WW11の各室A、B、Cには夫々次の組成を有する
溶液が満たされる。
室Δ Cu 5O4−65H4201,0M/JH2SOr 
’ O,IM/J! Na25O+ 0.5M//1!! 室B CuSo4・54−1zO0,04Mz7!EDTA・
4Na −41−1200,10M/JHCHO5前l
々 8− Na0)I P)−1が12.3となる足α−α′ジピ
リジル 20mM、z ポリエチレングリコール 5(J、1 室C Na01」 1M/4 このように構成された電解槽1の室Aと室Cに浸漬され
た電極4,5に交流定電流パルスがかけられ、各溶液中
のイオンは陽イオン交換膜2及び陰イオン交換膜3を介
して移動する。かかる各イオンの移動状態を(1)電極
4がプラス、電極5がマイナスになった時、(2)電極
4がマイナス、電極5がプラスになった時の2つの場合
に分けて説明する。
(1)電極4がプラス、電極5がマイナスになったとき
第4図に示す如く、室AにおけるCU”、H支N a 
+ は電極4がプラスになっているため陽イオン交換膜
2を介して室Bに移動する。また、室CにおけるO H
lS 04−1HCO0−1CO;−1CuY2−1Y
4−は電極5がマイナスになっているので陰イオン交換
膜3を介して室Bに移動するが、室Cにお1ノる01−
1のHaは仙のイオンSO4、トIC0O−1co%−
1CUY’−1Y4−の濃度に比べて格段に高いので陰
イオン交換膜2を介して室Bに移動するのはほとんどO
H−のみである。このとき室B内では、(:、 u ”
が無電解銅めっき液中に当初から含有されていたEDD
TAらのY4−と反応して錯体を形成し、CII Y’
−1iイオンとして捕捉される。また、0日−と1」4
とは互いに反応して消費される。
(2〉電極4がマイナス、電極5がプラスになったとき
このとき、室BからNa+が陽イオン交換膜2を介して
室へに移動されるが、室B内における陽イオンはNa+
しか存在せず、従ってNaすは非常に透過し易いので前
記した(1)の場合において室へから室Bに陽イオン交
換膜2を介して移動づるNa+ の移動量よりも大きく
なり、この結果Na+は室Bから室Aに選択的に除去さ
れることになる。これにより電極4と電極5間に交流定
電流パルスをかけている間にわたり室BにおけるNa“
濃度は「DTA−/INa・4H20からN a ’?
が過剰に生じてもほぼ一定に保持される。また、イオン
交換膜に対するイオンの透過性は一般的にイオンの価数
が大きい程、また、イオンが嵩高い程小さくなることか
ら、室B内における陰イオンのうちCuY2−1Y 4
− Iに s 田−1HCOO−、Co1−に比べて格
段に陰イオン交換膜3を透過しにくいものであり、更に
、室Bから室Cへ移動するS閾−1HCOO−、cod
−の移動量は前記(1)の場合において室Cから室Bへ
移動するときの移動量よりも大ぎく、従って、S田−1
HCOO−1Col−は両電極4,5間に交流定電流パ
ルスを流すことにより陰イオン交換膜3を介して室Bか
ら選択的に除去されることになる。一方、室B内におい
てOH−は前記の如くめっぎ反応や1ゼとの反応の消費
されるので、室B内におけるOH−の濃度はSO4、H
COO−、CO3の濃度よりもかなり低く、従ってOH
−は室Bから室Cにほと11− lυど移動されることはない。
以上2つの場合に分けて説明したように、本実施例の管
理装置によれば電極4と電極5間に交流定電流パルスを
流すことにより陽イオン交換膜2及び陰イオン交換膜3
を介して、めっき反応に必要なCu2+、oH−を選択
的に室Bに補充せしめ得るとともに、めっき反応の進行
に伴なって増加するめつき反応に不要なNa+、SOニ
ー、l−I CO0−1C軽−を室Bから選択的に除去
し1りるちのである。これより、めっき反応とともに消
費される1−I CHOとEDT△−4Na−41−1
*oとを必要量だけ補充すれば、室Bにおける無電解銅
めっき液の組成をめっき反応の進行にかかわらずめっき
液の建浴当初の組成と同じに維持することができる。な
お、交流定電流パルスのデユーティは各成分の濃度に基
づいて設定する。
ここで再び第1図に戻ると、室B内で一定の組成に維持
管理された無電解銅めっき液は循環バイブロにより無電
解めっき浴8に送入される。無電解めっき浴8内では被
めっき物のめっきが行なわ12− れるが、めつぎ液はめつき反応の進行とともにその組成
に変化を来す。かかるめっき液は前記の如く循環ポンプ
9により貯蔵槽12に一担貯わえられ、その後、電解槽
1の処理能力を考慮して流量計13により設定された所
定の流量にて室Bに帰還される。帰)!されためつき液
は室B内で再び建浴当初の組成に調整される。かかる一
連の動作はめっきを行なっている間にわたり連続的に行
なわれ、これにより無電解めっき浴8内におけるめっき
液の組成はめつき反応の進行にかかわらず常に一定に維
持されるものである。また、室A内の液は前記した如く
下部貯蔵槽15から循環ポンプ16を介して上部貯蔵槽
17に移送された後、再び室A内に戻るように循環され
ており、かかる如く循環されている間に室A内の液は均
一に攪拌されるとともに室Bから陽イオン交換膜2を介
して移動してくるNa+の濃度が希釈されて低濃度に抑
えられる。同様に、室C内の液も循環パイプ19を介し
て下部貯蔵槽20から循環ポンプ21を介して上部貯i
4!!22に移送された後、室C内に戻るように循環さ
れており、かかる如く循環されている間に室C内の液は
均一に匿拌されるとともに室Bから陰イオン交1グ:膜
3を介して移動してくるSOニー、1−ICOO−、C
O31MJaが希釈サレテ低濃疫に抑えられる。
かかるように構成されためつき装置を使用し、次の条件
でめっきを行なったところ、表に示すような結果が得ら
れた。
くめつき条件) めっき浴操業時間 1時間 めっき欲負荷 1dへθ めっき速度 2tl/hr。
めっき浴容積 5O−P− 有効膜面積 8.24dm2 めっき浴温度 75°C 室Bの温度 50’C 15− 表によれば、従来のめつき装置ではめつきに不要とされ
るS04、HCoo−1CO3、Na濃度は1週間のめ
つき操業後においては仝休に極めて高い濃度になること
がわかる。一方、本実施例のめっき装置によればS04
、ト+coo”−、cOx−1Na” 111度は1週
間後においても全(変化がなく、めっき開始時の濃度に
維持される。また、従来のめつき装将においては1週間
の操業後に、Cu5O+ ・51−120どNa 01
−4を夫々28.5(3mol 、150. oomo
lだけ補充する必要があるが、本実施例のめつき装置に
おいては1週間の操業期間にわたりCtl SO4・5
H201Na 01」は補充する必要がない。更に、め
っきされた銅箔の機械的強度を比較すると、従来のめつ
ぎ装置では1週間の操業期間に前記の如くSO4、HC
oo−、coニー、Na”FI度が極メチ高くなルノテ
銅箔の引っ張り強度、銅箔の延び率がともに低下してし
まう。これに対し本実施例のめつき装置では5OH−1
I−I COOスcoS−1Na”W度をめっき開始時
のvA麿に維持し1!′?るので、銅箔の引張り強度、
16− 銅箔の伸び率がともに低下することなく、めっき開始時
の品質を保持することができる。
なお、本実施例のめつき装置に使用される管理装置にお
ける電極4と電極5間にかけられる交流定電流パルスは
第6図に示す如くパルス[1]比a/bは1.813の
パルス電流を使用した。
以上詳細に説明した通り本実施例の無電解めっき装置は
、電解槽1を陽イオン交換膜2と陰イオン交換H’>’
、 3とにより△、I’3.0の3室に分割し、各室に
は前記所定の液を満たし、室へと室Cの夫々に配備され
た電極4と電極5間に交流定電流パルスをかけることに
より、両イオン交換膜2,3を介してめっきに必要なC
I と01」−を選択的に室Bに補充するとともにめっ
きに不要なS04、トlCOO”−、GO’j−1N 
a + を室Bから選択的に除去可能なめつき液の管理
装置を設け、゛無電解めっき浴8のめつ液の組成を常に
一定に維持管理するようにしたので、常に一定品質のめ
っき被膜を得ることができる。更に、本実施例の無電解
めっき装置によれば従来のものに比してめっきコストを
格段に低くすることができる。
(発明の効果) 以上説明した通り本発明は無電解めっき液の組成を常に
一定に維持管理しつつ無電解めっきを行なうことができ
、これにより長期にわたりめっきコストが低く、かつ、
めっき品質の良好な無電解めっきが可能なめっき装置を
提供し得、その奏する効果は大である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すものであり、第1図は無
電解めっき装置の模式図、第2図は電解槽の断面図、第
3図は交流定電流パルスの波形図、第4図及び第5図は
電極間に交流定電流パルスをかけたとぎの各イオンの移
動状態を示す説明図、第6図は本実施例のめつき液の管
理装置に使用される交流定電流パルスの波形図である。 図中、1は電解槽、2は陽イオン交換L3は陰イオン交
換膜、4.5は電極、8は無電解めっき浴である。 19− 378−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属陽イオン、金属陽イオンの錯化剤、金属陽イオ
    ンの還元剤、PHwJ整剤としてのアルカリ金属の水酸
    化物を主成分とする無電解めっき液が満たされた無電解
    めっき浴槽と、 前記無電解めっき浴槽に前記めっき液を供給するための
    循環路と、 前記循環路内に、電極間にイオン交換膜が配備され、そ
    の電極に交流電流を流すことによりイオン交換膜を介し
    て前記無電解めっき液の成分のうち主として金属陽イオ
    ン、水酸イオン、金属陽イオンの対陰イオン、還元剤の
    酸化生成物イオンを選択的に透過せしめる無電解めっき
    液の管理装置を設けたことを特徴とする無電解めっき装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157195A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 大日本印刷株式会社 文字フオントの編集装置
JPH06316769A (ja) * 1993-01-26 1994-11-15 Nippon Parkerizing Co Ltd 化学浴から金属イオンおよび混入物の間欠的除去装置および方法

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